專利名稱：微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制方法，屬于微結(jié)構(gòu)光纖制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
微結(jié)構(gòu)光纖(Microstructure fiber)，又叫光子晶體光纖(Photonic Crystal fiber)，或者多孔光纖(Holey fiber)。具有無波長限制的單橫模傳輸，色散可操作性，光子帶隙和光纖彎曲性，以及強非線性效應(yīng)超連續(xù)平臺光譜，頻率變換等特點。傳統(tǒng)光纖中微小的折射率差常常用氣象沉積的技術(shù)得到，而光子晶體光纖所需的大折射率差值通常通過堆管技術(shù)來形成預(yù)制棒或是沖擠壓成型來直接形成預(yù)制棒，然后熔融拉絲而成。
微結(jié)構(gòu)光纖在物理、化學(xué)、生物學(xué)的超快研究中存在廣泛的應(yīng)用前景。有關(guān)涉及到本發(fā)明技術(shù)的文獻和報道如下[1]、Jinendra K.Ranka et.al Optics Letters，2000，25(1)25[2]、R.K.Kumar，A.K.George，et.al.，Opt Exp.，2002，10(25)1520～1525[3]、X.Liu et.al.，IEEE J.Quantum Electron，1997，33(10)1706～1716[4]、Kaoru Minoshima et.Al.，Opt.Lett.，1999，26(19)1516～1518[5]、D.J.Jones et al.，Science，288635[6]、H.N.Paulsen et al.Opt.Lett.，2003，281123[7]、D.J.HWANG et al.Appl.Phys.A，2004，79(3)605～612發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制方法。該方法過程簡單，制得的微結(jié)構(gòu)光纖質(zhì)量均勻。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)以熔石英、有機玻璃、K9玻璃、各種摻雜玻璃或石英的棒體材料，采用脈寬為150fs，重復(fù)頻率為1KHz，最大單脈沖能量為1mJ的飛秒激光微加工平臺或者是機械鉆頭加工制備微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒的方法。其特征在于在棒體材料的端面，加工制造孔徑為0.005～1mm的有規(guī)則排列的軸向通孔群。
上述有規(guī)則排列的通孔群是指所有滿足微結(jié)構(gòu)光纖纖芯分布要求的設(shè)計方案以大小孔徑間隔或隨機排列成同心圓，橢圓形以及正六角形圖案等，或纖芯孔徑大于其他孔徑排列圖案。
本發(fā)明的優(yōu)點1、可以自由，方便的調(diào)整微結(jié)構(gòu)光纖纖芯分布形狀，孔徑和孔間距的比例(占空比)；2、克服了傳統(tǒng)堆管技術(shù)制備方案中空心管或?qū)嵭陌舻牟馁|(zhì)差異性；3、能夠?qū)Ω鞣N透明材料進行微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制，而且具有操作簡單和重復(fù)性好的特點；4、特別是采用飛秒激光微加工技術(shù)方案時，加工尺度已經(jīng)在微米量級，熔融拉絲縮小比例大大降低，減少了熔融拉絲過程中的微結(jié)構(gòu)變形幾率；5、上述預(yù)制方法的發(fā)明，拓寬了微結(jié)構(gòu)光纖的種類，特別是對光纖制備技術(shù)而言，大大提高了微結(jié)構(gòu)光纖的制備效率和精度。


圖1、2、3為現(xiàn)有堆管技術(shù)制備微結(jié)構(gòu)光纖過程圖。
圖4本發(fā)明中飛秒激光微加工平臺。
圖5本發(fā)明中飛秒激光微加工示意圖，圖中1為飛秒激光啁啾脈沖放大系統(tǒng)，2為輔助照明光源，3為在電腦上成像的監(jiān)控系統(tǒng)，4為分束鏡，5為聚焦物鏡，6為加工材料，7為三維微位移平臺。
圖6本發(fā)明中采用飛秒激光微加工平臺加工的纖芯不均勻的六角形孔群端面圖。
圖7本發(fā)明中采用飛秒激光微加工平臺加工的纖芯均勻的六角形孔群端面圖。
圖8纖芯均勻孔群的He-Ne激光耦合效果圖。
圖9本發(fā)明中采用機械鉆頭加工的纖芯均勻的六角形孔群端面圖。
具體實施例方式
實施例1飛秒激光微加工平臺(圖4)，主要包括能穩(wěn)定輸出飛秒激光脈沖的啁啾脈沖放大系統(tǒng)(CPA)(圖5中的1)，能監(jiān)控微結(jié)構(gòu)光纖端面的同軸成像監(jiān)控系統(tǒng)(圖5中的3)和微位移平臺(圖5中的7)組成。首先CPA輸出的飛秒激光脈沖通過物鏡(圖5中的5)聚焦材料表面，將所要微結(jié)構(gòu)光纖圖案編程控制平臺三維移動，即可加工出孔徑較小的規(guī)則排列通孔群(單孔徑幾十甚至幾個微米左右)。例如，直徑為6mm，長1cm的有機玻璃棒，按六角形排列加工出36個孔徑為8微米的孔群，如圖6和圖7所示。上述預(yù)制棒加熱至熔融溫度時，經(jīng)拉伸即可得到微結(jié)構(gòu)光纖。
實施例2機械加工由機械鉆頭和程控平臺組成，將所要微光纖圖案編程控制平臺三維移動，即可加工出規(guī)則排列通孔群(單孔徑0.30-1毫米)，例如，直徑為8mm，長1cm的有機玻璃棒，按六角形排列加工出36個孔徑為0.5mm的孔群，如圖9所示。上述預(yù)制棒加熱至熔融溫度時，經(jīng)拉伸即可得到微結(jié)構(gòu)光纖。
權(quán)利要求
1.一種微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制方法，該方法以熔石英、有機玻璃、K9玻璃、各種摻雜玻璃或石英的棒體材料，采用脈寬為150fs，重復(fù)頻率為1KHz，最大單脈沖能量為1mJ的飛秒激光微加工平臺或者是機械鉆頭加工制備微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，其特征在于在棒體材料的端面，加工制造孔徑為0.005～1mm的有規(guī)則排列的軸向通孔群。
2.按權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制方法，其特征在于有規(guī)則排列的通孔群是指所有滿足微結(jié)構(gòu)光纖纖芯分布要求的設(shè)計方案，即以大小孔徑間隔或隨機排列成同心圓，橢圓形以及正六角形圖案，或纖芯孔徑大于其他孔徑排列圖案。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制方法，屬于微結(jié)構(gòu)光纖制備技術(shù)。該方法以熔石英、有機玻璃、K9玻璃、各種摻雜玻璃或石英的棒體材料，采用脈寬為150fs，重復(fù)頻率為1KHz，最大單脈沖能量為1mJ的飛秒激光微加工平臺或者是機械鉆頭加工制備微結(jié)構(gòu)光纖預(yù)制棒，其特征在于在棒體材料的端面，加工制造孔徑為0.005～1mm的有規(guī)則排列的軸向通孔群。本發(fā)明的優(yōu)點可以自由，方便的調(diào)整微結(jié)構(gòu)光纖占空比；克服了傳統(tǒng)堆管技術(shù)制備方案中空心管或?qū)嵭陌舻牟馁|(zhì)差異性；操作簡單和重復(fù)性好；特別是采用飛秒激光微加工技術(shù)方案時，熔融拉絲縮小比例大大降低，減少了熔融拉絲過程中的微結(jié)構(gòu)變形幾率；拓寬了微結(jié)構(gòu)光纖的種類，大大提高了微結(jié)構(gòu)光纖的制備效率和精度。
文檔編號C03B37/012GK1644539SQ20041009390
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者王清月, 倪曉昌, 胡明列, 劉博文, 柴路 申請人:天津大學(xué)